一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料及其制备方法，属于电磁屏蔽与微波损耗功能材料技术领域。该方法先将铁基磁性粉、树脂、固化剂和悬浮剂混合，超声机械搅拌制成均匀悬浮浆料；将浆料挂敷于模板，除余料后加热固化；高温高压除模板；泡沫筋表面微孔和除模板后留下的孔内吸注树脂，力学增强。本发明专利技术通过在原料中添加悬浮剂和挂料过程中使用超声机械搅拌，解决了片状铁基粉不能悬浮于溶液的问题。本发明专利技术制备出的铁基磁性泡沫具有低频化宽带吸波效果，其中在1.14～2.4GHz频段有更佳的吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料及其制备方法
本专利技术涉及电磁屏蔽与微波损耗功能材料
，具体涉及一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料及其制备方法。
技术介绍
随着电磁波技术的发展，电磁波吸波材料的研究越来越受到重视。在民用方面，微型设备元器件间需要吸波材料进行电磁兼容与屏蔽；为防止设备辐射源对人体的辐照损伤，设备需要使用吸波材料吸收有害电磁波；微波测试暗室，测试环境需要铺设吸波材料来降低环境干扰。在军用方面，随着探测技术发展，武器的微波隐身越来越受到重视，无论是航空战斗部、常规地面武装，还是航天探测设备，都需要电磁波隐身技术作为生存的保障。吸波材料的宽频带吸波性能一直是衡量性能的重要指标，也是吸波材料设计和制备的难点所在。这是由于，常规磁损耗材料只有窄带吸波能力，需要做结构设计，引入多种损耗机制，使之在不同频带有不同损耗机制，才能达到宽频带吸波效果。铁基吸波材料是一种传统磁性吸波材料，片化后的铁基磁性粉具有较高的低频窄带吸波性能。对片状铁基磁性粉进行蜂窝、泡沫等三维结构设计，能制备出性能优秀的低频化宽频带吸波材料。但由于片化后的粉片一般直径大于40μm以上，很难在溶液中悬浮，大大增加了制备铁基磁性三维结构材料的工艺难度。所以，如何使片状铁基磁性粉末在溶液中长期悬浮，成为吸波材料制备领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料及其制备方法，该方法制备的泡沫吸波材料具有宽频带吸波性能，制备工艺简便稳定、成本低等特点。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，按重量百分含量计，该铁基磁性泡沫吸波材料的组成如下：所述铁基磁性粉为片状结构，颗粒度范围为0.5～180μm，铁基磁性粉为羰基铁粉、铁硅合金粉、铁镍合金粉和铁硅铝合金粉中的一种或几种混合；所述树脂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂和糠醛树脂中的一种或几种；所述固化剂为二氨基二苯甲烷、对甲苯磺酸、乌洛托品或聚酰胺；所述悬浮剂为气相二氧化硅、沉淀二氧化硅和空心玻璃微珠中的一种或几种。该铁基磁性泡沫吸波材料为泡沫结构，泡沫孔径为0.1～6mm；泡沫结构中的片状铁基磁性粉相互搭接，且在泡沫结构的泡沫筋中均匀分布。该铁基磁性泡沫吸波材料在1.14～18GHz均有吸波效果，其中：在1.14～2.6GHz频段反射率为-8dB，在2.6～18GHz频段反射率在-4dB以下。。所述具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将原料铁基磁性粉、树脂、固化剂和悬浮剂按所需比例混合，再加入溶剂，所得混合物料经球磨后转移至超声搅拌器中，在超声条件下进行铁基磁性粉悬浮化处理，处理时间1min-5h，制得均匀的料浆；(2)将所需规格(块体大小和孔径大小)的泡沫塑料模板浸入步骤(1)所得料浆中，使模板的表面和孔内均涂挂上浆料，涂挂料浆的模板取出，除去模板表面多余料浆后进行加热固化处理；多次循环所述挂敷浆料、除去多余浆料和加热固化的过程，直到所得样品中涂挂的物料所占体积比例为10％～70％；(3)经步骤(2)处理后所得样品，在高温高压条件下除去模板，得到铁基泡沫；(4)采用真空吸注工艺，将树脂吸入到铁基泡沫的泡沫筋表面微孔及除去模板后留下的孔洞中，即获得所述具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料。上述步骤(1)中，所述溶剂为无水乙醇、丙酮或二甲基乙酰胺，料浆中原料总重量与溶剂重量的比例为(10-50)：(50-90)。上述步骤(2)中，从料浆中取出的模板，依次采用离心处理和高压气流处理除掉孔中多余浆料；加热固化过程中，固化温度为60～300℃，每次保温时间为10分钟～4小时。上述步骤(3)中，除去模板的过程为：将步骤(2)所得样品放入高温高压反应容器中，充入保护气体后，在压力2～30MPa和温度150℃～350℃的条件下除掉模板，也能提高泡沫筋的致密程度，提高力学性能。上述步骤(4)中，真空吸注工艺中，吸注真空度1×10-1～1×10-2Pa，真空度保持时间5～30分钟，吸铸完成后取出样品，经高温固化后即得到所述铁基磁性泡沫吸波材料。所述高温固化在烘箱中进行，固化温度50-350℃，固化时间1-24小时。本专利技术具有如下有益效果：1.低频化宽带吸波性能由于铁基磁性材料泡沫化，增加了材料的损耗机制，改善阻抗匹配，使得泡沫铁基磁性粉在1.14～18GHz都有一定吸波效果(见附图4)，其中在1.14～2.4GHz有较高的吸波性能。在损耗机制方面，相较铁基磁性粉，增加了界面极化、界面散射和界面衍射等；在阻抗匹配方面，由于泡沫化，使得较相同量的铁基磁性粉，明显降低了介电常数实部，所以明显提高了材料在1.14～18GHz的吸波性能。2.悬浮剂和超声搅拌器的引用降低了工艺难度通过在配制的浆料中添加悬浮剂，减小了铁基磁性粉在固化过程中的重力沉积的可能性，增加了铁基磁性泡沫的均匀性；通过使用超声搅拌器，使高密度的铁基磁性粉在浆料中的长时间悬浮，使得制备工艺从浸挂、离心到除料这一系列工艺能顺利进行，大大降低了铁基磁性泡沫的制备工艺难度。3.材料成型简单，无需模具根据吸波性能需求，设计和切割预制体泡沫，再进行后续工艺，减少铁基泡沫成品加工量，提高加工效率，全过程无需模具，降低生产成本。附图说明图1为实施例1制备的铁基磁性泡沫形貌。图2为实施例4制备的铁基磁性泡沫形貌。图3为超声搅拌器结构示意图。图4为实施例1制备的铁基磁性泡沫在1.14～18GHz微波频段的反射率曲线。具体实施方式以下结合附图和实施例详述本专利技术。本专利技术提供一种铁基磁性泡沫吸波材料，按重量比，该材料由50％～70％的铁基磁性粉、25％～50％的树脂、2％～10％的固化剂和1％～2％的悬浮剂组成；孔径从0.1-6mm(见图1和图2)。本专利技术的铁基磁性泡沫的制备工艺特点为，在原料配方中，引入适当量悬浮剂，可以有效增加片状铁基磁性粉在浆料中的悬浮时间；在浸挂步骤中，使用了超声和强力机械搅拌技术，此技术有效使片状铁基磁性粉在溶液中久置不沉淀，分散均匀。本专利技术提供了上述铁基磁性泡沫吸波材料的制备方法，具体工艺流程如下：(1)浆料的配制将铁基磁性粉、树脂、固化剂、悬浮剂及溶剂按一定比例混合，经球磨后，添加溶剂，料浆中含溶质占总量的10％～50％，倒入超声搅拌器(图3)中，进行铁粉悬浮化处理，制成浆料；所选用的铁基磁性粉颗粒度范围为0.5～180μm；铁基磁性粉、树脂、固化剂与悬浮剂重量比例为(50～70)wt％：(20～50)wt％：(2～10)wt％：(1～2)wt％；(2)浸挂浆料将塑料泡沫切割成合适块体，放入浆料中，使预制体表面均挂敷上浆料，取出，离心和高压气流吹掉孔中多余浆料，加热固化，固化温度为60～300℃，固化时间为10分钟～4小时。循环浸挂流程，直到所得样品中涂挂的物料所占体积比例为10％～70％；(3)除塑料预制体将铁基磁性泡沫基材放入高温高压反应容器中，高温除掉塑料预制体，也能提高铁基磁性泡沫筋致密程度，提高力学性能；容器压强为2～30MPa，温度为150～350℃，保温时间为0.5～5小时；(4)吸注将已除掉塑料预制体的铁基磁性泡沫利用吸注法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，其特征在于：按重量百分含量计，该铁基磁性泡沫吸波材料的组成如下：

【技术特征摘要】
1.一种具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，其特征在于：按重量百分含量计，该铁基磁性泡沫吸波材料的组成如下：2.根据权利要求1所述的具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，其特征在于：所述铁基磁性粉为片状结构，颗粒度范围为0.5～180μm，铁基磁性粉为羰基铁粉、铁硅合金粉、铁镍合金粉和铁硅铝合金粉中的一种或几种混合；所述树脂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂和糠醛树脂中的一种或几种；所述固化剂为二氨基二苯甲烷、对甲苯磺酸、乌洛托品或聚酰胺；所述悬浮剂为气相二氧化硅、沉淀二氧化硅和空心玻璃微珠中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，其特征在于：该铁基磁性泡沫吸波材料为泡沫结构，泡沫孔径为0.1～6mm；泡沫结构中的片状铁基磁性粉相互搭接，且在泡沫结构的泡沫筋中均匀分布。4.根据权利要求2所述的具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料，其特征在于：该铁基磁性泡沫吸波材料在1.14～18GHz均有吸波效果，其中：在1.14～2.6GHz频段反射率为-8dB，在2.6～18GHz频段反射率在-4dB以下。5.根据权利要求1所述的具有低频化宽带吸波性能的铁基磁性泡沫吸波材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)将原料铁基磁性粉、树脂、固化剂和悬浮剂按所需比例混合，再加入溶剂，所得混合物料经球磨后转移至超声搅拌器中，在超声条件下进行铁基磁性粉悬浮化处理，处理时间1min-5h，制得均匀的料浆；(2)将所需规格(块体大小和孔径大小)的泡沫塑料模板浸入步骤(1)所得料浆中，使模板的表面和孔内均涂挂上浆料，涂挂料浆的模板取出，除去模板表面多余料浆后进行加热固化处理；多次循环所述挂敷浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劲松，林立海，李处森，李万崇，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21